Schimbător de căldură cu tuburi cu aripioare personalizat pentru utilizarea căldurii reziduale ale compresorului de aer
În multe fabrici, compresorul de aer funcționează ore întregi în fiecare zi, făcându-și în liniște treaba în colțul fabricii. Furnizează aer comprimat pentru supape, unelte, linii de ambalare și echipamente de producție, dar aruncă și o cantitate surprinzătoare de energie sub formă de căldură. De aceea, recuperarea căldurii compresorului a început să primească mai multă atenție. Atlas Copco observă că mai mult de 90% din energia electrică utilizată de un compresor este convertită în căldură de compresie, în timp ce Kaeser afirmă că, în esență, 100% din energia electrică care trece într-un compresor de aer industrial ajunge sub formă de căldură undeva în sistem, cu o pondere foarte mare din acea căldură recuperabilă în scopuri utile.
Aici un schimbător de căldură cu tuburi cu aripioare devine o soluție foarte practică. Ideea este simplă: în loc să lase căldura compresorului să dispară în atmosferă, sistemul transferă acea căldură într-un alt flux de aer sau flux de fluid care poate fi folosit efectiv în instalație. Un design de tub cu aripioare funcționează mai ales când aerul este unul dintre medii, deoarece aripioarele măresc suprafața de transfer de căldură și ajută la deplasarea mai eficientă a căldurii între fluidul-lateral al tubului și aerul din jur. Referințele Departamentului de Energie din SUA pentru încălzirea cu abur și proces-încălzire notează în mod specific că schimbătoarele de căldură cu tuburi cu aripioare sunt utilizate în mod obișnuit pentru încălzirea aerului în aplicații de uscare și încălzire-spațiului, motiv pentru care se potrivesc atât de natural în proiectele de recuperare a căldurii compresoarelor.
În uz industrial real, căldura de la un compresor de aer poate fi recuperată în două moduri comune. Primul este de a capta aerul de evacuare cald de la un compresor-răcit cu aer și de a-l direcționa către o altă zonă care are nevoie de căldură. Kaeser descrie aceasta ca fiind o metodă simplă de încălzire a spațiului, folosind conducte și comenzi pentru a trimite aerul încălzit către ateliere, depozite sau încăperi din apropiere. A doua metodă este de a recupera căldura într-o buclă de apă sau de proces-fluid, apoi trece fluidul fierbinte printr-un schimbător de căldură pentru un alt scop util. Atlas Copco explică că sistemele de compresoare răcite cu apă-poate recupera căldura în circuitele de apă caldă, iar Kaeser observă că încălzirea cu fluid de la compresoare poate fi utilizată pentru aplicații precum apa de completare a cazanului, încălzirea fluidelor de proces-, procesele pentru alimente și băuturi și serviciul de apă caldă.
Pentru multe plante, un schimbător de căldură cu tuburi cu aripioare este atractiv, deoarece transformă acea energie recuperată în ceva imediat util: aer încălzit. De exemplu, o fabrică poate recupera căldura din răcitorul de ulei al compresorului sau din bucla de apă de răcire-, poate trimite acel fluid fierbinte printr-o bobină cu tuburi cu aripioare și poate folosi un ventilator pentru a sufla aer ambiental prin aripioare. Rezultatul este aer cald care poate fi furnizat unui atelier, unei camere de uscare, unei unități de-aer proaspăt-de completare sau unei zone de producție în timpul lunilor mai reci. Acest lucru face ca sistemul să se simtă mai puțin ca un supliment de-eficiență energetică- și mai mult ca un echipament al uzinei care compensează alte cereri de încălzire în fiecare zi în care compresorul funcționează. Îndrumările DOE privind sistemele de compresoare spun că căldura reziduală a compresorului poate fi utilizată eficient pentru încălzirea spațiului și încălzirea apei de proces-, adesea cu rambursare atractivă, deoarece căldura este deja produsă oricum.
Ceea ce face ca stilul tubului cu aripioare să fie deosebit de potrivit este natura aerului în sine. Aerul este un mediu de transfer de căldură relativ slab-în comparație cu apa, așa că tuburile goale nu sunt adesea suficiente dacă doriți o bobină compactă și eficientă. Prin adăugarea aripioarelor, schimbătorul câștigă mult mai multă zonă de contact pe partea de aer, ceea ce îmbunătățește performanța fără a face unitatea excesiv de mare. Acesta este motivul pentru care serpentinele cu tuburi cu aripioare sunt atât de utilizate pe scară largă în încălzitoarele de aer, încălzitoarele de conducte, unitățile de aer de completare-și echipamentele de uscare. Într-un sistem de recuperare a căldurii compresorului, același principiu ajută la transformarea căldurii reziduale cu cost redus-într-un flux stabil și utilizabil de aer cald de proces.
Un design bun de recuperare de căldură a compresorului nu se referă numai la schimbătorul de căldură în sine. Întregul sistem trebuie să fie adaptat corespunzător. Kaeser subliniază importanța unei potriviri termice între căldura disponibilă de la compresor și căldura efectivă necesară procesului. Acest punct contează mai mult decât își dau seama mulți oameni. Dacă compresorul funcționează doar intermitent, dar cererea de încălzire este continuă, căldura recuperată poate să nu fie suficientă singură. Dacă temperatura apei disponibilă este prea scăzută, este posibil ca aerul care părăsește serpentina tubului cu aripioare să nu fie suficient de cald pentru aplicare. Și dacă bobina este selectată numai prin presupuneri, rezultatul poate fi o cădere mare de presiune, un flux de aer slab sau o temperatură dezamăgitoare la ieșire. Un sistem bine conceput-trebuie să echilibreze orele de funcționare a compresorului, căldura disponibilă, temperatura fluidului, fluxul de aer și condițiile de oprire a aerului-țintă.
Un alt motiv pentru care aceste sisteme merită atenție este amploarea economiilor. Atlas Copco spune că până la 94% din căldura de compresie poate fi recuperată, iar Kaeser spune că până la 96% din căldură poate fi folosită în condițiile potrivite. Acestea nu sunt promisiuni pentru fiecare instalație, dar arată de ce recuperarea căldurii de la compresoare este adesea unul dintre proiectele energetice mai practice dintr-o fabrică. În loc să ardă combustibil nou sau să adauge încălzitoare electrice pentru fiecare sarcină de încălzire, instalația poate reutiliza căldura pe care a plătit-o deja o dată prin consumul de energie al compresorului.
Din punctul de vedere al-operatorului fabricii, acesta este într-adevăr cel mai puternic argument pentru un schimbător de căldură cu tuburi cu aripioare în acest tip de sistem. Nu este un echipament glamour. De obicei, nu este în centrul atenției. Dar ajută la transformarea unui compresor dintr-un consumator pur de energie într-o sursă parțială de energie. Poate reduce costurile de încălzire, poate îmbunătăți eficiența generală a sistemului și poate folosi mai bine echipamentele care funcționează deja în fiecare zi. În multe cazuri, cea mai inteligentă căldură dintr-o fabrică nu este deloc căldura nouă. Este căldura care era deja acolo, așteptând să fie recuperată și folosită corespunzător.
